摘 要近年来随着我国科技的飞速发展，人们对生活质量的要求越来越高，针对日益恶化的生活环境，不禁提出智能家居环境监测站这一措施，也就是智能气象站，完成对室内外家具环境的监测以及通过智能设备进行云操作和管理，同时还设计了太阳能供电电路,保证了系统稳定运行及降低了布线与运行成本。本系统基于Arduino的开源平台，可扩展多种传感器和功能模块，可通过各式传感器完成对温度、湿度、空气质量、气压的检测，并且搭配LCD1602液晶模块来显示所测值。该气象站可兼容GPS/GPRS/GSM等模块，可实时通过网络将包含坐标的气象数据发送到我们的移动设备上。还可以为该气象站加装WIFI和蓝牙功能，让它变成一个物联网气象站，通过网络便可以随时随地收到某地的气象信息。 摘 要 3
目录
Abstract 3
一、绪论 5
（一）课题的背景和意义 5
（二）研究的基本内容 5
二、总体设计与方案选择 6
（一）总体设计概述 6
（二）方案选择 6
三、 元件介绍 8
（一）元器件 8
四、设计方法 12
（一）程序加载 12
（二）加载气象站程序 12
（三）硬件电路设计 12
五、系统软件设计 15
（一）智能气象站系统主程序流程图 16
（二）系统子主程序流程图 16
六、系统制作与调试 19
（一）实物制作 19
（二）系统调试 19
总 结 20
致 谢 21
参考文献 22
附录 A 作品实物图 23
附录 B 作品源程序 24
一、绪论
（一）课题的背景和意义
1. 课题的背景
在日常生活中，人们很容易因为室内的空气质量、温度、湿度的不正常导致情绪不稳定、工作效率低下，久而久之也会导致身体虚弱，受到疾病困扰。智能家居气象站的出现，改善了人们的生活质量。针对室内空气质量以及温湿度的实时监控，系统 *51今日免费论文网|www.jxszl.com +Q: ￥351916072￥ 
的及时反馈对于缓解工作压力、改善居住环境、减少身体不适有明显效果。近几年来，随着电子信息技术和物联网的飞速发展，智能家居的应用正在不断深入，同时还带动了传统的控制检测技术日益更新。
应用及发展趋势
智能气象站目前还是以简单的形式出现在我们身边，其在未来的发展方向却是多元化的，一个是从实用的角度发展，即通过基本的传感器和主控板为核心，组成一个集温湿度、有害气体的采集、处理、显示、自动控制和提醒为一体的闭环控制系统。利用传感器采集温湿度和有害气体值，以数字量的形式存储和显示，并以动态的方式显示当前温湿度指标值。另外一个发展方向是区域互联化，使用当前已经成熟的互联网技术将一个区域内的智能家居与智能气象站连接起来，通过中央控制系统实现实时智能操作，比如说当屋内有有害气体产生时，智能气象站会立刻检测到环境的变化，并且发出警报以通知屋内的人员，同时上传数据到中央控制系统来采取紧急措施。但这个线路的智能化设计规则与需要强大的计算能力则有待未来的科研人员解决诸如此些问题。
（二）研究的基本内容
研究表明，温度与湿度之间的关系是密不可分的，人的体感并不单单受温度或湿度的影响，而是两者综合作用的结果。室温需要一个中庸的温度，温度需要一个不能超乎我们所能接收的，同样也不能低于。如果当我们的室温高于人体所能接受的温度时，人类会感觉到体内燥热难安，甚至难以入睡。我们也不适宜在较高温度的室内活动，会导致我们双目干涩难忍，失去的水分会大于我们所摄入的。当然，如果室内温度低于我们所接受的温度也是不好的，这样会导致我们感到寒冷，甚至当温度过低时还会发抖，当我们在温度低的环境中，我们的身体散热会比常温环境下更快，这样会导致过多消耗人体热能。室内的温度湿度影响的不只是我们健康的问题，甚至对日常生活中的物品都会造成或大或小的影响。例如像每年的梅雨季节，室温于湿度高于合适值时，我们衣物容易发霉，还会引来一些虫子，我们的食物也会有发霉变质的危险。综上所述，我们应该要注意对温湿度的调整，使我们生活环境有一个适宜的温度和湿度。
二、总体设计与方案选择
（一）总体设计概述
该气象站可用于室内空气检测，也可将其放在室外阳台，可通过各式传感器完成对温度、湿度和气压的检测，还可通过电压传感器检测阳光强度，通过显示屏RGB的色彩传出。再搭配一块太阳能电池板和1000mAh电池构成太阳能供电体系，对系统进行辅助供电，可以及时探测到特定地点的气象情况。
该气象站基于开源的Arduino平台，还叠加触摸、温湿度、大气压等传感器来扩展它的功能。使用的是Palette主控板，基于Atmega32U4的控制板,兼容Arduino Leonardo,还拥有一块LCD1602液晶模块来显示信息。另外，该气象站搭配了时钟模块，有钟表功能，可以获取日期和时间，自带电池，就算停电也不影响计时。为了节约能源，采用了太阳能充电的模式，用太阳能板、太阳能充电模块和锂电池包组成了一个简单的太阳能供电系统。最后用一个mini面包板，将各个模块连接成一个完整的智能气象站体系。
方案选择
1.电路设计方案
在开关的选择上，有两种方案：一为采用重力传感器或陀螺仪，随着旋转的角度，这样可以控制显示屏显示想要的东西，这种设计会减少一些芯片内部资源，但是这样的设计会增加不必要的成本，且线路较多比较麻烦；第二种方案则是选择使用触摸传感器来作为显示屏的开关，将其连接到Palette主控板上，直接解决了线路较多的问题且通过触摸的方式来控制开关，简单又快捷。
2.供电方案
取消了传统的供电方式，采用了新能源——太阳能供电，无需通过热过程便可直接将光能转变为电能。太阳能的优势在于其资源充沛、时间长久，分布广泛、安全方便、无污染，技术可靠等，因此受到许多新兴产业的重用。
3.开发环境
IDE(Integrated Development Environment)即集成开发环境，是提供程序开发环境的应用程序，一般包括代码编辑器、编译器、调试器和图形用户界面工具，IDE是一个集成一体化的开发软件服务套件，它集成了对代码编写、分析与编译、调试等功能。我们所使用的Arduino开发环境是Arduino IDE，它具有开放源代码的集成开发环境等特点与界面简单，语法适宜用户学习,下载代码方便等优点，使我们的项目程序开发变得简易了不少。Arduino IDE是通过开放源码的软件进行编写的，例如Java与Processing,可以跨越不同的平台，例如与Windows、Linux等服务器，兼容性强。

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